IBM Selective Sequence Electronic Calculator

Source: http://www.columbia.edu/cu/computinghistory/ssec.html

IBM:s Selective Sequence Electronic Calculator (SSEC), byggd vid IBM:s Endicott-anläggning under ledning av Columbia Professor Wallace Eckert och hans Watson Scientific Computing Laboratory- personal 1946-47, visas här efter att den flyttats till den nya IBM-högkvartersbyggnaden på 590 Madison Avenue på Manhattan [ 4 ], där den upptog periferin av ett rum 60 fot långt och 30 fot brett [ 42 ] ( Herb Grosch [ 59 ] uppskattar måtten på dess "U"-form till 60 + 40 + 80 fot, 180 fot i allt, ungefär en halv fotbollsplan!)

Längs väggen i bakgrunden syns tre stansar och trettio läsare som bildar papperstejpförrådet, med en stor tejprulle ovanför varje stans. Papperstejpen var faktiskt oskuren IBM-kort, mer än sju tum bred, vägde 400 pund per rulle [ 57, 59 ] ( NÄRbild ). Längs den vänstra väggen finns banker av vakuumrörkretsar för kortläsning och sekvenskontroll och 36 pappersbandläsare som består av tabelluppslagssektionen, många av dem laddade med anpassade tejpslingor för allmänt refererade data. De flesta av panelerna längs den högra väggen upptas av den elektroniska aritmetiska enheten och lagringen. I mitten av rummet: kortläsare, kortstämplar, skrivare och (ej synlig) operatörskonsol.

"Designad, byggd och satt i drift på bara två år, innehöll SSEC 21 400 reläer och 12 500 vakuumrör. Den kunde fungera på obestämd tid under kontroll av sitt modifierbara program. I genomsnitt utförde den multiplikation med 14 gånger 14 decimaler i ett -femtiondels sekund, division i en trettiondels sekund och addition eller subtraktion på nittonsiffriga tal i en trettiofemhundradels sekund... I mer än fyra år uppfyllde SSEC den önskan Watson hade uttryckte vid dess hängivenhet: att det skulle tjäna mänskligheten genom att lösa viktiga vetenskapsproblem. Det gjorde det möjligt för Wallace Eckert att publicera en månefemeri ... med större noggrannhet än tidigare tillgänglig ... källan till data som användes vid människans första landning på månen " [ 4]. "För varje månposition uppgick de operationer som krävdes för att beräkna och kontrollera resultat sammanlagt 11 000 additioner och subtraktioner, 9 000 multiplikationer och 2 000 tabelluppslagningar. Varje ekvation som skulle lösas krävde en utvärdering av cirka 1 600 termer - sammanlagt en imponerande mängd av aritmetik som SSEC kunde putsa bort på sju minuter till förmån för åskådarna" [ 9 ].

Kontrollen sker med hjälp av skriftliga instruktioner som maskinen läser och följer. Typiska kommandon är: • "Läs ett nummer från en av läsenheterna och lagra det i en given minnesenhet"; • "Ta numret från en given minnesenhet, multiplicera det med det i en annan enhet, släpp ett specificerat antal siffror från svaret och sätt in det i en tredje enhet." [ 83 ].

SSEC var synlig för fotgängare på trottoaren och inspirerade en generation av serietecknare att framställa datorn som en serie paneler i väggstorlek täckta med lampor, mätare, rattar, strömbrytare och snurrande tejprullar (klicka på bilden för att förstora ) . SSEC körde på denna plats från januari 1948 till juli 1952, då den ersattes av den första 701: an , IBM:s första "mass"-producerade dator (dvs. mer än en).

Vid SSEC öppningsceremonin, 27 januari 1948, Betsy Stewart [ 57 ] vid SSEC:s operatörskonsol. Från vänster, bakom konsolen: Robert R. "Rex" Seeber (SSEC-chefsarkitekt) Columbia-professorn Wallace J. Eckert (projektledare), Thomas J. Watson (IBM-president) och Frank E. Hamilton (chefsingenjör) [ 42 ].

Här är en vy av SSEC från broschyren som delades ut vid öppningsceremonin, med tillstånd från Herb Grosch :

"[Ovan är] det berömda retuscherade fotot av [SSEC-rummet]: Bill McClelland vid tabelluppslagsenheten [vänster], Betsy Stewart vid konsolen, en ingenjör till höger. INGA kolumner" [59 ] . KLICKA HÄR för en oretuscherad vy.

Watson Senior, när han såg SSEC för första gången innan den offentliga avtäckningen: "Det finns bara en sak", sa han något oväntat. "Svepet av det här rummet hindras av de där stora svarta kolumnerna i mitten. Ta bort dem innan ceremonin." Men eftersom de stödde byggnaden stannade kolonnerna. Istället retuscherades bilden i broschyren som delade ut vid ceremonin försiktigt för att ta bort alla spår av de kränkande kolumnerna [ 57 ].

Här är några ytterligare bilder från Eckerts 1948 Scientific Monthly -artikel [ 83 ] (klicka på varje bild för detaljer):

Och här är skanningar av två objektglas gjorda av Herb Grosch i april 2004 (klicka på bilderna för detaljer):

Watson-signaturplakett fäst högt på kalkstens "ramen" längst till höger [ 59 ] (syns inte på bilden):

Från en biografi om John Backus , som senare skulle utveckla FORTRAN (bland många andra bidrag):

Under den våren [1949] besökte Backus IBM Computer Center på Madison Avenue, där han turnerade i Selective Sequence Electronic Calculator (SSEC), en av IBMs tidiga elektroniska datorer. Under turnén nämnde Backus för guiden att han letade efter ett jobb. Hon uppmuntrade honom att prata med projektledaren och han anställdes för att arbeta på SSEC.

SSEC var inte en dator i modern mening. Den hade inget minne för mjukvarulagring, och program måste skrivas in på hålat papperstejp. Den hade tusentals elektromekaniska delar, vilket gjorde den opålitlig och långsam också. En del av Backus jobb var att sköta maskinen och fixa den när den slutade fungera. Att programmera SSEC var också en utmaning, eftersom det inte fanns något fast sätt att göra det på.

Backus tillbringade tre år med att arbeta på SSEC, under vilken tid han uppfann ett program som heter Speedcoding. Programmet var det första som inkluderade en skalningsfaktor, som gjorde att både stora och små tal enkelt kunde lagras och manipuleras.

SSEC användes för en mängd storskaliga vetenskapliga beräkningar, inklusive av Columbia-professorerna Eckert (astronomi), Thomas (fysik) och Grosch (optik), alla från Watson Lab. Det var också i fokus för en av världens första datavetenskapskurser, som erbjöds med början 1946; här är listan från en Columbia-kurskatalog från 1951 :

Astronomi 111 — Maskiniska metoder för vetenskaplig beräkning, I.

2 till 4 poäng vintersession. Dr E CKERT och assistenter.

M. 2:10-3.

Laboratorietimmar ska ordnas.

Användningen av moderna beräkningsmaskiner i vetenskaplig forskning: tangentbordsräknare,

hålkortsutrustning, relä- och elektroniska miniräknare, icke-digitala maskiner. Föreläsningar,

demonstrationer och laborationer.

Förkunskapskrav eller parallell: Ingenjörsvetenskap 281 , och minst en annan kurs som anges i detta

kungörelse, eller motsvarande. Tillstånd av instruktör krävs.

Astronomi 112 — Maskiniska metoder för vetenskaplig beräkning, II.
Vårsession med 2 till 4 poäng. Herr S EEBER .
Timmar ska ordnas.
Denna kurs behandlar i första hand den elektroniska kalkylatorn för selektiv sekvens;
organisation av maskinen och förberedelse av problem för den.
Förkunskapskrav: Astronomi 111 ,

Följande bilder är från en artikel från november 1952 i Chemical Engineering som beskriver LH Thomass lösning, på SSEC, av det då 64-åriga problemet med stabiliteten hos planets Poiseuille-flöde, baserat på en analytisk lösning på problemet som föreslagits av John von Neumann, och programmerad av Phyllis K. Brown och Donald A. Quarles, Jr., från Watson Lab. Beräkningen tog 150 timmar, jämfört med de 100 år som skulle ha behövts för handberäkning.

På bilden: Don Quarles (sittande), LH Thomas (svävande), Phyllis Brown (sittande).

Var SSEC den första lagrade programdatorn?

SSEC är ofta utesluten från att betraktas som den första datorn, eller den första datorn med lagrat program, eftersom IBM inte kallade det en dator. Enligt Bashe [ 4 ,s.143] berodde detta på att Thomas J. Watson inte ville ge intrycket av att han byggde enheter som skulle sätta människor (mänskliga datorer) utan arbete! (1951, i en serie av fem föreläsningar om de nya maskinerna som sändes på BBC, använde fyra av dem termen "automatisk beräkningsmaskin"; endast en av Alan Turing använde termen "digital dator" [Jones referens nedan ] .)

Cambridge Universitys EDSAC (1949) eller Manchester University's Baby (även 1949) nämns vanligen som de första lagrade programdatorerna; det vill säga datorer som kan styras från ett program som är lagrat i huvudminnet med direktåtkomst. Men om SSEC också var en dator med lagrat program, föregick den EDSAC med ett år. Åsikterna går isär om dess kvalifikationer. I hans 1958 Encyclopedia AmericanaWallace Eckert sade att SSEC "kombinerade elektronisk drifthastighet med stor lagringskapacitet (nästan en miljon siffror huvudsakligen i seriell form) och faciliteter för fullständigt flexibel lagrad programkontroll. Slumpmässigt åtkomstlagring var på elektromagnetiska reläer och seriell lagring på mycket höghastighetspappersband. Miniräknaren löste många stora problem inom himlamekanik, hydrodynamik, geofysik och atomteori" [ 81]. Olika författare uttrycker olika åsikter. I själva verket var SSEC en hybridenhet, kapabel att exekvera instruktioner från pappersband eller lagra dem i sitt (visserligen ganska lilla) reläminne och exekvera dem därifrån; när man gör det passar det definitionen av "von Neumann-arkitektur". Om von Neumann-arkitekturen är en kritisk del av definitionen av "dator", så kan SSEC utan tvekan anses vara världens första dator, även om den också (som vissa säger) var en "bisarr hybrid som innehåller vakuumrör, reläer och pappers-bandläsare" eller ett "gigantiskt reklamtrick av en maskin". Förespråkare av SSEC-som-första-dator-vyn inkluderar Emerson Pugh [ 40] (datorhistoriker), R. Morceau (bok från 1981, GET REFERENCE), samt många datorhistoriska webbplatser. Sammanfattningen till Bashes 1982 Annals -artikel (se referenser precis nedan) säger:

Selective Sequence Electronic Calculator (SSEC) var den första maskinen som kombinerade elektronisk beräkning med ett lagrat program, och den första maskinen som kunde arbeta på sina egna instruktioner som data. När den togs i drift 1948, och en tid därefter, var den den mest flexibla och kraftfulla datorn som fanns. IBM publicerade relativt lite om det, och SSEC har till stor del förbisetts av datorhistoriker. Detta dokument ger en historisk miljö för SSEC.

John Backus [ 102 ] sa till mig "Jag tycker att det är en extrem sträcka att betrakta det som den första "lagrade program"-datorn – även om ett av programmen jag gjorde använde några speciellt förberedda lagringsceller som källan till en instruktion efter att vissa data var lagras i den." Å andra sidan hävdade SSEC:s chefsingenjör för design, A. Wayne Brooke , (t.ex. i sitt opublicerade bokmanuskript, SSEC, The First Electronic Computer ) att SSEC var den första elektroniska datorn på grund av dess lagrade minneskapacitet. I april 2019 lade John Savard till:

Som nämnts hade SSEC flera typer av minne. Den hade en papperstejp som kunde stansas och läsas igen för mellanliggande resultat av beräkningar. Den hade åtta register byggda av vakuumrörsvippor. Ingen av dessa verkar vara en lovande plats att lägga ett lagrat program på.

Men den hade också 150 platser för reläminne. Även om inställning av platser i det minnet är en elektromekanisk operation, verkar det inte innebära sådana fördröjningar att detektera om en ström passerar genom ett relä. Kan en kort loop i reläminnet göra det möjligt för SSEC att arbeta med elektroniska hastigheter? Ack, inte. Eftersom det saknades något som liknar kärnminnets sammanfallande-ström-princip, innebar det stora antalet platser i reläminnet att dess adressering också måste göras med relälogik, och att läsa ett nummer, eller instruktion, från reläminnet tog 20 millisekunder, samma tid som det tog att läsa ett nummer från pappersband (WJ Eckert, "Electrons and Computation"[ 83 ]).

John noterade också att "IBM:s tidiga datorer"[ 4 ] ger att programmet med vilket SSEC först demonstrerades bestämde sinus för en vinkel genom att använda en instruktion som modifierades; referensen ges som Phelps, 1980: tydligen en intervju.

Referenser:

  • McPherson, John, "A Large-Scale, General-Purpose Electronic Digital Calculator--the SSEC" (1948), IEEE Annals of the History of Computing , Vol.4 No.4 (okt 1984), s.313-326.
  • Bashe [ 4 ], Pugh [ 40 ] och Brennan [ 9 ].
  • Bashe, CJ, "The SSEC in Historical Perspective", IEEE Annals of the History of Computing , Vol.4 No.4, s.296-312 (1982) .
  • The IBM Selective Sequence Calculator , IBM Form 52-3927-0, New York (1948), 16 s.
  • Grosch, Herbert RJ, Computer: Bit Slices from a Life , Third Millenium Books, Novato CA (1991) [ 57 ].
  • Eckert, WJ, "Electrons and Computation", The Scientific Monthly , vol. LXVII, nr 5 (nov 1948).
  • Polachek, Harry, "Computation of Shock Wave Refraction on the Selective Sequence Electronic Calculator", Proceedings, Scientific Computation Forum , IBM, New York (1948), s.107-122.
  • Anderson, Dan, "Mathematics in Electronic Age - IBM's Lightning Calculator Will Do Everything Except Percolate Coffee", New York Sun , onsdagen den 28 januari 1948.
  • Jones, Allan, "Fem 1951 BBC Broadcasts on Automatic Calculating Machines", IEEE Annals of the History of Computing , Vol.26 No.2, pp.3-15 (2004).
  • Jones, Steven E, Roberto Busa, SJ, and the Emergence of Humanities Computing: The Priest and the Punched Card , Routledge (2016). Inkluderar kapitel om SSEC .
  • Olley, Allan, "Existence Precedes Essence - Meaning of the Stored-Program Concept", IHPST, University of Toronto: IFIP Advances in Information and Communication Technology 325, ISSN 1868-4238 (2010), Springer, Boston, s.169-178 :
    "SSEC lagrade instruktioner och data i samma format, kunde automatiskt manipulera instruktioner och använde den här funktionen för att variera driften som svar på mellanliggande resultat. Därför förkroppsligade SSEC den snäva definitionen av en lagrad programdator. Ändå blev denna funktion ofta onämnd även i konton som betonade den snäva definitionen av datorer med lagrat program som ett, eller nyckelelementet i den moderna datorn ... SSEC:s användning av reläer för huvuddelen av sitt "snabba" minne innebar att dess driftshastigheter var något begränsade jämfört med till senare maskiner och till och med den tidigare ENIAC."